Khái niệm Transistor nguyên tử đơn

Khái niệm Transistor nguyên tử đơn

Một nhóm nghiên cứu do Michelle Simmons và đồng nghiệp tại Đại học New South Wales dẫn đầu đã thành công phát triển một transistor nhỏ nhất bao giờ sử dụng một nguyên tử phosphorus duy nhất. Bước tiến quan trọng này, được thực hiện thông qua Máy Quét Tunneling (STM), đánh dấu một cột mốc đáng kể trong lĩnh vực máy tính lượng tử.

Biểu đồ biểu diễn chiều 3D của thiết bị tiết lộ cấu trúc phức tạp của nó, thể hiện tiềm năng của nó như một thành phần quan trọng cho máy tính lượng tử trong tương lai. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng sự kết hợp của các kỹ thuật STM và kỹ năng etsing chính xác để điều khiển nguyên tử phosphorus đơn vào một transistor với một vị trí cụ thể trên bề mặt silic. Mặc dù có những thách thức trong việc thiết kế và kiểm soát mạch nano với STM, nhóm nghiên cứu đã vượt qua những trở ngại để đạt được thành công đáng kể này.

Trong khi các transistor nguyên tử đơn khác đã được tạo ra trước đó, phát triển này đặc biệt ở chỗ đây là lần đầu tiên nhà nghiên cứu đã thành công áp dụng một điện áp nhỏ một cách có thể kiểm soát. Hình ảnh mô tả sự đặt nguyên tử đơn ở trung tâm, với các khu vực đổ bóng màu đỏ hình thành các dây dẫn điện.

Trong quá trình xây dựng transistor này, một nguyên tử silic trong một nhóm 6 nguyên tử đã được thay thế bằng một nguyên tử phosphorus, được đặt giữa các terminal nguồn và chảy. Các điện cực cổng, cách nhau gần 100 nanomet, đã thể hiện sự thay đổi trong trạng thái electron sau khi áp dụng một điện áp nhỏ. Đầu ra kết quả rõ ràng cho thấy đặc tính của một Transistor Hiệu Ứng Trường (FET), tức là dòng ra phụ thuộc vào điện áp áp dụng.

Tiềm năng của transistor nguyên tử phosphorus đơn này mở rộng đến khả năng tương thích với nano dây, cho phép đóng gói chặt chẽ để tạo ra các vi xử lý micro mạnh mẽ. Tuy nhiên, một điểm nhược điểm đáng chú ý là các đặc tính của transistor chỉ hiệu quả ở nhiệt độ rất thấp, tương đương với nhiệt độ của helium lỏng (-391 độ Fahrenheit). Nhóm nghiên cứu đang tích cực nỗ lực để khắc phục vấn đề này và cải thiện hiệu suất của thiết bị ở nhiệt độ thực tế hơn.